Hoja de Datos del LED SMD LTST-C19DKFKT-NB - Naranja AlInGaP - 20mA - 50mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD). El dispositivo utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz naranja. Diseñado para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), este LED se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, lo que lo hace adecuado para entornos de producción de alto volumen. Su tamaño reducido y construcción robusta lo hacen ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio y que requieren alta fiabilidad en diversos sectores electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Utiliza un chip semiconductor AlInGaP de ultra alto brillo para una alta eficiencia luminosa.
• Suministrado en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro para máquinas de colocación automática pick-and-place.
• Conforma con los contornos de encapsulado estándar de la Alianza de Industrias Electrónicas (EIA).
• Los niveles lógicos de entrada son compatibles con las salidas de circuitos integrados (CI) estándar.
• Diseñado para ser compatible con equipos de colocación de tecnología de montaje superficial (SMT) automatizada.
• Resiste los perfiles estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados en procesos de montaje libres de plomo.

1.2 Aplicaciones

El LED está diseñado para una amplia gama de equipos electrónicos donde se requiere una indicación o retroiluminación compacta y fiable. Las principales áreas de aplicación incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y teléfonos.
• Automatización de Oficinas:Retroiluminación para teclados, teclados numéricos y luces de estado en impresoras y escáneres.
• Electrodomésticos:Indicadores de encendido, modo o función en dispositivos domésticos.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel para maquinaria y sistemas de control.
• Microdisplays y Señalización:Iluminación de bajo nivel para indicadores simbólicos o pequeñas pantallas informativas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo en condiciones definidas. Todas las especificaciones y características se indican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites y deben evitarse en el diseño del circuito.

• Disipación de Potencia (Pd):50 mW. Esta es la potencia total máxima (corriente * tensión directa) que el encapsulado puede disipar como calor sin exceder su temperatura máxima de unión.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):40 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms) para gestionar el aumento térmico.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para operación continua, asegurando fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
• Tensión Inversa (V_R):5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa que exceda este valor puede causar ruptura de la unión y fallo del dispositivo.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el dispositivo está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación, sin degradación.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos, definiendo su compatibilidad con procesos de soldadura por reflujo libres de plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo en condiciones normales de operación (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (I_V):8.2 a 28.0 milicandelas (mcd). Medida en el eje usando un sensor filtrado para igualar la curva de respuesta fotópica (ojo humano). El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):50 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje (0°), definiendo la dispersión del haz.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Aproximadamente 611 nm. La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia de la luz emitida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):595 a 610 nm. Esta es la longitud de onda única que el ojo humano percibe para representar el color de la luz, derivada de las coordenadas de cromaticidad CIE. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 17 nm. El ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima, indicando la pureza del color.
• Tensión Directa (V_F):1.70 a 2.30 V. La caída de tensión a través del LED cuando se alimenta con una corriente de 5mA. Este rango también se gestiona mediante clasificación (binning).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica la tensión inversa máxima (5V).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican (binning) en función de parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de tensión, brillo y color para su aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_F)

Las clasificaciones definen el rango de tensión directa a una corriente de prueba de 5mA. Esto es crítico para diseñar circuitos limitadores de corriente, especialmente cuando varios LED se conectan en paralelo, para garantizar una distribución uniforme de la corriente.

• Clasificación D1: V_F= 1.7V a 1.9V
• Clasificación D2: V_F= 1.9V a 2.1V
• Clasificación D3: V_F= 2.1V a 2.3V
• Tolerancia por clasificación: ±0.1V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Las clasificaciones categorizan la salida luminosa mínima y máxima, permitiendo la selección según las necesidades de brillo.

• Clasificación K: I_V= 8.2 mcd a 11.0 mcd
• Clasificación L: I_V= 11.0 mcd a 18.0 mcd
• Clasificación M: I_V= 18.0 mcd a 28.0 mcd
• Tolerancia por clasificación: ±15%

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Esta clasificación garantiza la consistencia del color entre diferentes lotes de producción, lo cual es vital para aplicaciones que requieren colores emparejados.

• Clasificación N: λ_d= 595 nm a 600 nm
• Clasificación P: λ_d= 600 nm a 605 nm
• Clasificación Q: λ_d= 605 nm a 610 nm
• Tolerancia por clasificación: ±1 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Aunque las curvas específicas se referencian en la hoja de datos, las relaciones típicas se describen a continuación.

4.1 Característica Corriente vs. Tensión (I-V)

La tensión directa (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Aumenta de forma no lineal, con un incremento más pronunciado a corrientes muy bajas (cerca de la tensión de encendido) y un aumento más lineal a corrientes más altas debido a la resistencia en serie dentro del chip y el encapsulado. Operar el LED dentro del rango de corriente especificado asegura una V_Festable y una eficiencia óptima.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de los efectos térmicos y la caída de eficiencia. La condición de operación típica de 5mA en la hoja de datos se elige para equilibrar brillo, eficiencia y longevidad.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de unión:

- La tensión directa (V_F) típicamente disminuye.

- La intensidad luminosa disminuye para una corriente dada.

- La longitud de onda dominante puede desplazarse ligeramente (generalmente hacia longitudes de onda más largas para AlInGaP). Una gestión térmica adecuada en el diseño del PCB es esencial para mantener un rendimiento óptico consistente en todo el rango de temperatura de operación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar. Las tolerancias dimensionales clave son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La lente es transparente con una tapa negra, lo que mejora el contraste al reducir la reflexión de luz parásita y mejorar el brillo percibido de la emisión naranja.

5.2 Patrón de Pistas Recomendado para PCB

Se proporciona un diseño sugerido de almohadillas de soldadura para garantizar la formación confiable de las uniones durante el reflujo. Este patrón está diseñado para facilitar una buena humectación de la soldadura, una alineación correcta y suficiente resistencia mecánica, minimizando al mismo tiempo los puentes de soldadura. Adherirse a esta recomendación es crucial para el rendimiento del montaje.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el cuerpo del dispositivo, a menudo indicado por un tinte verde en la lente, una muesca o un punto. Se debe observar la polaridad correcta durante la colocación para garantizar el funcionamiento adecuado del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR (Proceso Libre de Plomo)

El dispositivo está calificado para soldadura libre de plomo. Un parámetro crítico es que la temperatura máxima del cuerpo no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. Un perfil de reflujo completo incluye:

- Precalentamiento/Rampa:Una rampa controlada para activar el fundente y minimizar el choque térmico.

- Zona de Saturación:Típicamente 150-200°C hasta 120 segundos para igualar la temperatura de la placa.

- Zona de Reflujo:Temperatura máxima de 260°C como máximo, con el tiempo por encima del líquido (TAL) controlado.

- Zona de Enfriamiento:Rampa de descenso controlada para solidificar las uniones de soldadura.

Los perfiles deben desarrollarse en función del montaje específico de la PCB, siguiendo los estándares JEDEC y las recomendaciones del fabricante de la pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. El tiempo de contacto con la almohadilla de soldadura debe limitarse a 3 segundos o menos por unión, y debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos en el encapsulado del LED o en los hilos de unión.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

- Precauciones contra ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Manipúlelos usando pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y en entornos controlados.

- Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3. Si se abre la bolsa sellada original con barrera de humedad, los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de una semana (168 horas) en condiciones de fábrica (≤30°C/60% HR). Para almacenamiento más allá de este período, se deben hornear a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar.

- Almacenamiento a Largo Plazo:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR, con una vida útil recomendada de un año a partir de la fecha de código.

6.4 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura, si es necesaria, debe utilizar disolventes suaves a base de alcohol, como alcohol isopropílico (IPA) o etanol. La inmersión debe ser a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de plástico y el encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. El embalaje estándar contiene 4000 piezas por carrete. Para cantidades menores a un carrete completo, está disponible una cantidad mínima de 500 piezas. Las dimensiones de la cinta y el carrete se ajustan a los estándares ANSI/EIA-481 para garantizar la compatibilidad con los alimentadores automáticos.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte LTST-C19DKFKT-NB codifica atributos específicos:

- LTST:Identificador de familia/serie del producto.

- C19DKFKT:Código interno que define el tipo de encapsulado, color y características de rendimiento.

- NB:Sufijo que a menudo indica combinaciones de clasificación específicas u opciones especiales (por ejemplo, clasificaciones específicas de V_F/I_V/λ_d). Los códigos de clasificación exactos para este sufijo deben confirmarse con el proveedor.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Limitación de Corriente

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Utilice la V_Fmáxima de la hoja de datos (o de la clasificación seleccionada) para asegurar que la corriente no exceda el límite máximo incluso con variaciones en la tensión de alimentación y tolerancias de los componentes.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, una disipación de calor efectiva a través de las almohadillas de cobre del PCB mejora la longevidad y mantiene una salida de luz estable. Utilice un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas y considere el uso de vías térmicas hacia capas internas o inferiores para mejorar la dispersión del calor, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se opera cerca de la corriente máxima.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 50 grados proporciona un haz amplio. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se pueden usar ópticas secundarias (lentes). La tapa negra reduce el deslumbramiento lateral, haciendo que el LED sea adecuado para indicadores de panel frontal donde se necesita minimizar la visibilidad fuera del eje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED naranja de AlInGaP ofrece ventajas distintivas en comparación con otras tecnologías:

- vs. GaAsP/GaP Tradicional:AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y un brillo significativamente mayores para la misma corriente de accionamiento, lo que resulta en un menor consumo de energía para una salida de luz dada o una mayor visibilidad.

- vs. LED Convertidos por Fósforo:Los LED de emisión directa AlInGaP típicamente tienen un ancho de banda espectral más estrecho (≈17 nm), ofreciendo un color naranja más saturado y puro en comparación con los espectros más amplios de los LED blancos convertidos por fósforo filtrados para parecer naranja.

- vs. Otros Tamaños de Encapsulado:El encapsulado estandarizado EIA garantiza una amplia compatibilidad con las huellas de PCB estándar de la industria y las boquillas de pick-and-place, reduciendo la complejidad del diseño y el montaje.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una salida lógica de 3.3V o 5V?

R: No directamente sin una resistencia limitadora de corriente. La tensión directa es de ~1.8V, por lo que conectarlo directamente a 3.3V o 5V causaría un flujo de corriente excesivo, destruyendo el LED. Siempre calcule y utilice una resistencia en serie apropiada.

P2: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (8.2 a 28.0 mcd)?

R: Esto se debe a las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores. El sistema de clasificación (K, L, M) le permite seleccionar el grado de brillo requerido para su aplicación, asegurando consistencia dentro de una serie de producción.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es el pico físico del espectro de luz. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) se calcula a partir de las coordenadas de color CIE y representa la longitud de onda única que el ojo humano percibe como el color. λ_des el parámetro más relevante para la especificación y emparejamiento del color.

P4: ¿Cuántas veces puedo someter este LED a reflujo?

R: La hoja de datos especifica que la condición de soldadura (260°C durante 10 seg) se puede aplicar un máximo de dos veces. Esto contempla un posible reprocesado. Es una buena práctica minimizar los ciclos de reflujo.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de un indicador de estado para un conmutador de red.

El LED indicará "Enlace Activo" en cada puerto. El diseño utiliza una línea de alimentación de 3.3V.

1. Selección de Corriente:Elija I_F= 5mA para un brillo adecuado y larga vida útil.

2. Cálculo de la Resistencia:Suponiendo una V_Fconservadora de 2.3V (Máx. de la hoja de datos), R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω. Una resistencia estándar de 220Ω proporcionaría I_F≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8mA, que sigue siendo segura y proporciona un buen brillo.

3. Clasificación (Binning):Para una apariencia uniforme en todos los puertos de un panel, especifique una clasificación de Longitud de Onda Dominante estrecha (por ejemplo, Clasificación P: 600-605 nm) y una clasificación de Intensidad Luminosa consistente (por ejemplo, Clasificación L: 11-18 mcd).

4. Diseño de PCB:Utilice el patrón de pistas recomendado. Conecte la almohadilla del cátodo a una zona de cobre ligeramente más grande para una pequeña disipación de calor.

5. Montaje:Siga las directrices del perfil de reflujo IR. Asegúrese de hornear la placa si los LED han estado expuestos más allá del tiempo de vida útil MSL 3.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa está compuesta de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica una tensión de polarización directa que excede la tensión de encendido de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Aquí, se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en el espectro naranja (≈605 nm de longitud de onda dominante). El encapsulado de lente epoxi sirve para proteger el chip semiconductor, proporcionar estabilidad mecánica y dar forma al patrón de luz emitida.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED SMD como este es parte de tendencias más amplias en optoelectrónica:

- Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficiencia cuántica interna y la eficiencia de extracción de luz del AlInGaP y otros semiconductores compuestos, lo que conduce a más lúmenes por vatio.

- Miniaturización:La búsqueda de electrónica más pequeña y densa continúa reduciendo los tamaños de los encapsulados (por ejemplo, de huellas métricas 0603 a 0402), manteniendo o mejorando el rendimiento óptico.

- Integración:Las tendencias incluyen integrar múltiples chips LED (RGB) en un solo encapsulado para mezcla de colores, o combinar CI de control con LED para soluciones de iluminación "inteligentes".

- Fiabilidad y Estandarización:Énfasis en estándares de calidad estrictos, vidas operativas más largas y métricas de prueba/rendimiento estandarizadas (por ejemplo, TM-21 para proyección de vida útil) para satisfacer las demandas de aplicaciones automotrices, industriales y de iluminación profesional.